2019-07-28 00:27:01
无人机将使用新型光伏发动机飞行数天

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加州大学伯克利分校的研究人员刚刚打破了另一项光伏效率记录,这项成就可能会导致超轻型发动机可以为无人机提供数天的动力。

在过去的15年中,热电转换为电能的效率已经停滞在23%。但是,突破性的物理洞察力使研究人员能够将这种效率提高到29%。研究人员采用新颖的设计,目标是通过应用成熟的科学概念,在不久的将来达到50%的效率。

这一突破对目前依赖重型电池供电的技术具有重大意义。 Thermophotovoltaics是一种超轻型替代动力源,可以让无人机和其他无人驾驶飞行器连续工作数天。它也可以用来为深空探测器供电几个世纪,并最终用一个装有信封的发电机的整个房子。

他们的工作在本周发表在“美国国家科学院院刊”上的论文中有所描述。

“Thermophotovoltaics结构紧凑,效率极高,适用于各种应用,从需要100瓦(如轻型无人驾驶飞行器)到100兆瓦(为36,000个家庭提供电力)。 100兆瓦的联合循环发电厂规模庞大,“电气工程和计算机科学(EECS)教授Eli Yablonovitch和论文的通讯作者说。

根据Yablonovitch的说法,这一发现建立在他和学生2011年发表的工作基础之上,该研究发现提高太阳能电池效率的关键不是吸收更多的光子(光),而是发射光子。通过在光伏电池的背面添加高反射镜,他们打破了当时的效率记录,并继续在随后的研究中这样做。

石墨带(发光棒)加热坐在它下面的热光电池。 (摄影:Luis M.PazosOutόn,加州大学伯克利分校)

“镜子的作用是在太阳能电池内产生致密的红外发光光子气体,这种现象会增加电压,”Yablonovitch说。

最近,他的团队认识到这面镜子可以起到双重作用。事实上,它解决了热光电领域面临的最大挑战之一:如何利用能量太少的热(热)光子来发电。事实证明,镜子可以反射那些小光子来重新加热热源,为高能光子的产生和发电提供了第二次机会。这种现象导致前所未有的效率。

“即使我们只使用一个简单的金镜,我们也取得了破纪录的成绩。现在,我们将在金色上方添加一层介电层,这将使我们的效率提高到36%,”Luis M. PazosOutόn说道。 ,EECS的博士后研究员和论文的主要作者之一。

“仅通过提高反射率,我们将获得36%的效率。但通过对细胞进行其他调整,使用科学文献中的成熟技术,我们知道我们可以达到50%的效率,”Zunaid Omair,研究生研究员说。在EECS和论文的第一作者。 “在我们的结果出炉之前,热光电效率长期停滞在23%,所以从23%到29%是非常重要的。”

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